住宅自動噴淋滅火系統技術應用

隨著我國房地產業的迅速發展，各個城市的各類居住小區建設如火如荼，大量的多層和高層住宅在全國各地如雨后春筍。而且隨著人民生活水平的提高，住宅裝修和家具陳設越來越五彩繽紛，因而造成室內存在大量可燃物，加上大小電器、炊事活動，火災隱患非常多。根據公安部消防局發布的數據統計，從2006年至2008年，每年發生的住宅火災數均超過5萬起(2007年超過6萬起)，雖然僅占火災發生總數的33%左右，但死傷人數卻超過3000人，接近總人數的70%，火災損失達到了6.2億左右，且這些數據呈逐年上升趨勢。為了有效地降低住宅火災起數及損失，一些國家在這方面做了大量的工作，為此需要開發了適用于住宅建筑的自動噴水滅火系統。目前，在發達國家已經實現住宅用自動噴水滅火系統保護。
據1995年美國消防協會(NFPA)調查統計，美國建筑火災有72％發生在住宅，其中32萬起火災發生在單棟雙并式住宅(oneandtwofamily)，財產損失6.49千萬美元。當人們探討美國火災問題時發現，它既不是建筑物構造，也不是建筑物的年齡，而是缺少自動噴水滅火系統。據美國消防協會統計，在81425次火災中，有96.2％是由自動噴水滅火系統撲滅的。在英國,平均每天有2人死于火災，50人受傷。但如果所有的多人共住房都裝上住宅消防裝置，在實際上它們將能消除火災引起的死亡，而且把火災損失降低80%，總體上英國的火災損失率
將一舉減少30%以上。又如澳大利亞和新西蘭，從1886年到1968年的幾十年中，安裝這一滅火系統的建筑物，共發生火災5734次，滅火成功率達99.8%。
住宅自動噴水滅火系統是一種在住宅建筑內安裝的自動快速反應的噴水滅火給水系統。它可不依賴于人，早期發現、及時控制家庭內的火災，是防止住宅內生命和財產遭受火災損失的有效裝置。該系統可靠實用且簡單經濟，具有以下優點:
(1)快速、及時噴水滅火，減少了煙霧、火和水漬造成的破壞。
(2)用較少的水進行控制和滅火，其用水量比消火栓等其它滅火設施要少得多。
(3)減少火災現場的煙氣，防止人的視線和呼吸困難，最大限度地保證人的生存環境。
(4)自動化控制，無需人員啟動有利于消防員對受困人員的疏散和營救。
(5)供水系統安裝方便，節省空間，造價低且日常維護量小。
1、給水方式
住宅噴淋滅火系統通常為濕式系統，但在環境溫度低于4℃時的無人居住區，可采用干式系統、防凍系統以及預作用系統。防凍系統有電子追蹤加熱、在管道內加入防凍劑等幾種形式。當系統與市政給水總管相連時，不能采用在管道內加入防凍劑的防凍形式。住宅噴淋滅火系統有五種給水方式，分別是市政給水總管給水方式、壓力水箱給水方式、水泵從水池吸水給水方式、增壓泵從市政總管或高位水箱吸水給水方式以及重力水箱給水方式。無論選擇何種方式都必須滿足系統對水量和水壓的要求。
這五種給水方式中，與市政給水總管直接連接的給水方式為最經濟、最佳的給水方式，它有三種不同的形式：
(1)系統直接與市政給水總管相連。
(2)采用緊急關閉閥的生活、噴淋共用給水系統。當住宅噴淋滅火
系統動作時緊急關閉閥將保證給水總管的全部水量僅用于噴水滅火。
(3)無緊急關閉閥的生活、噴淋共用系統。在住宅噴淋滅火系統動作后，這種給水形式仍能保證生活用水的供應。在這種情況下，室外給水必須保證有足夠的水壓和水量。
生活給水和噴淋滅火生活共用系統是住宅噴淋滅火系統最大的特點和最明顯的優勢。這種系統無須獨立的住宅噴淋滅火系統，省去了相應的一些構筑物和設備，如水池和水泵等，從而使安裝費用大大降低，也使住宅噴淋滅火系統的普及成為可能。
2、住宅噴淋滅火系統的組成
以生活給水和噴淋共用系統為例，住宅噴淋滅火系統主要由住宅噴頭、管道、水流指示器、止回閥、閘閥、緊急關閉閥、排水和試驗裝置以及報警試驗裝置組成。美國和英國規范都明確規定，系統中的每個組成部分均應由全新的設備和材料組成，以保證住宅噴淋滅火系統的可靠性。

圖1住宅內生活與噴淋共用給水方式示意圖
2.1噴頭
住宅噴頭分為玻璃球噴頭、易熔合金噴頭和隱蔽型噴頭三種。住宅噴頭應為快速響應噴頭，響應時間指數RTI應小于等于40，快速響應特性能及時探測火災，有利于控制初期火災。噴頭的公稱動作溫度至少要高出環境溫度30℃。在正常的條件下，一般均采用動作溫度為57℃或68℃的噴頭。噴頭的布置應綜合考慮噴頭的噴水模式、噴頭的間距、噴頭與障礙物的距離、噴頭的熱敏元件與天花板的距離和陰火迅速蔓延等問題。
2.2水流指示器
水流指示器的作用是報警。當噴頭動作后，水流通過噴水滅火系統管路上的水流指示器，采用電路信號既可以發出聲響又可以及時報警。水流指示器、緊急關閉閥和閘閥的組合實際上相當于一套簡易的水力報警閥組，但可節省使用空間便于住宅內的安裝。
2.3止回閥
止回閥的作用是防止噴淋水倒流污染生活用水。由市政給水總管供水的住宅噴淋滅火系統或生活噴淋共用系統，為防止市政用水受到污染，必須安裝止回閥。
2.4緊急關閉閥
緊急關閉閥設置位置見圖1，此閥通常為常開。噴頭動作后，水流指示器檢測到管道中的水流，將信號傳遞給緊急關閉閥，在接收到火災信號后緊急關閉閥將關閉，保證進水管水量全部用于噴水滅火。
2.5排水和試驗裝置
排水和試驗裝置安裝在噴淋管道的最低點。在每個系統包括生活、噴淋子系統的閘閥后(按水流方向)宜安裝一套報警試驗和排水裝置。它同時具有這兩種功能，在平時的維護管理中，可以對系統進行檢測、試驗，還可以把系統里的水放空維修。
2.6管材
在住宅噴淋滅火系統中管道可選用銅管、鋼管等。目前歐美國家在住宅噴淋滅火系統中使用的主要管材為銅管，銅管與其他金屬管相比，重量輕、連接方便、摩擦阻力小，應用在住宅噴淋滅火系統中，可以節省空間，減少管道支吊架。銅管還能耐腐蝕，穩定性好，即便在維護條件不佳的情況下，也可長期使用。此外，銅的熔點為1083℃，不影響銅管在住宅噴淋系統中的運用。因此，銅管在住宅自動噴水滅火系統中的運用具有一定的優越性。
3、設計計算的基本要求
3.1住宅危險等級的確定
住宅設置自動噴水滅火系統始于20世紀70年代的美國，20世紀90年代英國在推廣住宅自動噴水滅火系統。2005版"高規"第7.6.1,條規定建條規定建筑高度超過100m的高層建筑除面積小于5.0m2的衛生間、廁所和不宜用水撲救的部位外，均應設自動噴水滅火系統。第7.6.2.4條規定高級住宅的居住用房應設自動噴水滅火系統。可見規范對住宅中設置自動噴淋系統有所要求，但2005版"噴規"的附錄A設置場所火災危險等級舉例中沒有列舉住宅的危險等級。根據美國和其他國家的有關規定，一般情況住宅被列為輕危險等級。為此，住宅應按輕危險等級考慮系統設置參數。
3.2設計作用面積
美國NFPA13的有關規定：采用快速響應噴頭的自動噴水滅火系統,其作用面積可以相應減少。在實際工程中，住宅被分成若干防火獨立的小間，作用面積的計算可以按防火獨立的房間來進行設計，作用面積的大小一般以最大的分隔面積為設計依據。
3.3設計流量
同時開放噴頭數作適當限制，只考慮一個房間內的噴頭數有可能同時開放。對于單戶，一個房間內最多開放的噴頭數不多于2個；對于多戶住房，一個房間內最多開放的噴頭數不于4個。當單個噴頭動作時，其流量不能小于68L/min；當多個噴頭同時動作時，每個噴頭的流量不能小于47L/min。另外，設計流量還需加上用于報警的水量。
3.4水箱或水池容積的計算
住宅設置了快速響應噴頭對住宅發生的初期火災一般都能快速撲滅。水箱或水池為生活和噴淋合用時，容積應至少為住宅噴淋滅火系統用水量的1.1倍。對于單戶住房，住宅噴淋滅火系統用水量為水壓最高的單個噴頭動作10min的用水量和單個房間內2個噴頭同時動作10min的用水量兩者中的最大值。對于多戶住房，住宅噴淋滅火系統用水量為水壓最高的房間內最多4個噴頭同時動作10min的用水量。當住宅給水系統采用屋頂水箱供水時，水箱的容量不需要增加很多就能滿足系統的設計要求。
3.5噴頭工作壓力
國外規范對住宅噴頭工作壓力的要求為不小于0.05MPa。但對于高層住宅的頂層來說，生活水箱的設置高度較低，很難使噴頭的工作壓力達到0.05MPa。目前，國內針對已建歌舞娛樂游藝場所增設自動噴水滅火系統，研制開發了工作壓力要求低于標準噴頭的低壓灑水噴頭，其公稱直徑DN20mm，工作壓力為0.025MPa，玻璃球直徑≤3mm，特性系數K=115，響應時間指數RTI≤50，公稱動作溫度為57℃、68℃。如果將這種低壓灑水噴頭應用于住宅噴淋滅火系統，現有的生活水箱設置高度就可滿足頂層低壓噴頭的工作壓力。
4、我國現行規范中對住宅部分設置自噴的規定
按2005版"高規"第7.6.2條及7.6.3條規定,不管樓幢是否為一、二類建筑，底部的商業、辦公等用房均應設置自動噴水滅火系統。對于上部的住宅部分，如為二類建筑，規范無具體要求；但對于超過50m不超過100m的一類建筑，規范7.6.3條有規定但可給予不同解讀。如規范中"普通住宅"為局部定性，則住宅部分(包括其公共走道)可不設置自噴系統；如理解規范中"普通住宅"為整體樓幢定性，則上部住宅部分僅公共走道要設置自噴水系統。
又如2005版"高規"與2001版相比，放寬了高層住宅自動噴水滅火系統的設置條件。按2005版"高規"規定，只有100m以上且設置中央空調的住宅戶內用房，才必須設置自動噴水滅火系統。2005版"高規"對此給出的解釋是："住宅火災蔓延到相鄰戶及相鄰單元的案例不多見，故取消原條文7.6.2.1~7.6.2.5款的規定"。2005版"高規"弱化了自動噴水滅火系統的設置條件，同時明確規定了高度不到100m的一類高層建筑中的住宅部分不設置火災自動報警系統，這不利于早發現、早報警、早撲救，也與高層建筑立足于自救的要求相矛盾。